Bilan de la Tâche 2

Déclins naturels / La mise en œuvre de la pièce expérimentale IRINA par Mines Douai a permis de déterminer les déclins naturels ainsi que les déclins en présence de chacun des deux systèmes de traitement pour les quatre matrices modèles et l’ensemble des COV qu’elles contiennent.

Détermination des CADR et IP / A partir des valeurs de déclin, les CADR (clean air delivery rate), tels que définis par la norme XP B 44 013, ont été calculés pour chaque COV au sein des quatre matrices pour les deux systèmes de traitement. Les CADR, n’intégrant pas le débit de fonctionnement des dispositifs de traitement, l’indice de performance (IP) a été défini dans le cadre du projet ETAPE de manière à permettre des comparaisons fiables entre les dispositifs. Néanmoins, les débits nominaux des systèmes étudiés étant proches, les tendances observées au niveau des CADR restent équivalentes dans le cadre de notre étude à celles observées à partir des calculs d’IP. L’utilisation des IP est particulièrement nécessaire dans le cas où des systèmes caractérisés par des débits très contrastés sont testés au sein d’une pièce de même volume.

Volume de l’enceinte de test / Sur l’ensemble des quatre matrices gazeuses étudiées, les valeurs de CADR et d’IP déterminées lors du traitement des COV par le système UVGermi sont supérieures aux valeurs déterminées en présence du système AirSûr. Pour un même COV au sein d’une même matrice, les écarts de CADR ou d’IP peuvent atteindre un facteur 10 pour certains COV. Cette observation permet de mettre en évidence des performances de traitement des COV primaires très contrastées entre deux systèmes photocatalytiques pourtant affichés avec des spécifications techniques proches. Par ailleurs, les valeurs de CADR déterminées dans les conditions de la norme XP B 44 013 au sein d’une chambre de seulement 1 m3 _{n’avaient pas permis de discriminer les dispositifs UVGermi et AirSûr.} Les résultats obtenus au sein de la pièce expérimentale IRINA mettent donc en évidence la nécessite de réaliser des tests de performance au sein d’une pièce de taille réelle, c’est-à-dire compatible avec des conditions réalistes de mise en œuvre, notamment un rapport réaliste entre le débit de traitement et le volume de l’enceinte.

Influence de la matrice gazeuse / Les quatre matrices gazeuses étudiées contiennent des COV spécifiques de différentes atmosphères, néanmoins, elles présentent aussi des COV communs : le formaldéhyde, l’acétaldéhyde et le toluène. La présence de ces espèces au sein des quatre matrices a permis d’évaluer l’influence de la composition de la matrice gazeuse, c’est-à-dire de la présence d’autres COV, sur le traitement d’un COV spécifique. Les comportements du formaldéhyde et du toluène sont révélateurs de deux types de comportement distincts.

a/ b/

Figure 40 : Comparaisons des valeurs de CADR (m3/h) du toluène lorsque ce COV est traité seul (Individuel) ou au sein de chacune des quatre matrices modèles : a/ par le système UVGermi et b/ par le système AirSûr

La Figure 40 permet d’illustrer les différentes valeurs de CADR, c’est-à-dire de performances de traitement, du toluène lorsque celui-ci est traité seul ou au sein de chacune des matrices. Quelle que soit la matrice au sein de laquelle le toluène est traité, les valeurs de CADR obtenues par les deux systèmes de traitement ne varient pas de plus de 10% pour le système UVGermi et de 20% pour le système AirSûr par rapport au traitement individuel du toluène. Le traitement du toluène est donc peu impacté par la présence des autres COV au sein des différentes matrices. Le formaldéhyde présente en revanche un comportement très différent (Figure 41). Bien que ses valeurs de CADR déterminées au sein de la matrice standard soient très proches de celles observées au cours de son traitement individuel, il apparait que les CADR du formaldéhyde chutent fortement pour les matrices urbaines, bois et hospitalier.

0 10 20 30 40 50 60 70 Individuel Air standard Air urbain Bâtiment bois Air hospitalier 0 10 20 30 40 50 60 70 Individuel Air standard Air urbain Bâtiment bois Air hospitalier

Un phénomène similaire est observé pour les CADR déterminés en présence du système AirSûr. Ce phénomène est également observé sur les valeurs de CADR de l’acétaldéhyde en présence des deux systèmes de traitement. A l’issue des essais de la tâche 2, deux raison peuvent être avancées pour expliquer ce comportement : (i) la présence de COV entrant en compétition d’adsorption avec le formaldéhyde et l’acétaldéhyde pour interagir avec le photocatalyseur, (ii) la production de formaldéhyde et d’acétaldéhyde en tant que sous-produits de dégradation des COV plus lourds de la matrice.

Il apparait donc clairement que les performances de traitement de COV oxygénés légers, qui peuvent fortement affecter la qualité de l’air intérieur, ne peuvent être extrapolée ni de leurs performances de traitement en tant que COV individuels, ni de leur traitement au sein d’un matrice standard simplifiée et unique. La nature et la diversité des COV présentant dans l’atmosphère traitée peuvent directement affecter l’élimination de ces espèces clés en QAI.

a/ b/

Figure 41 : Comparaisons des valeurs de CADR (m3/h) du formaldéhyde lorsque ce COV est traité seul (Individuel) ou au sein de chacune des quatre matrices modèles : a/ par le système UVGermi et b/ par le système AirSûr

Choix des COV modèles / L’importance de la nature des COV modèles retenus pour constituer la matrice gazeuse a été particulièrement mise en évidence à travers les essais réalisés sur la matrice air hospitalier. L’absence de traitement de l’halothane par les deux dispositifs souligne l’importance de réaliser des essais de performance en incluant des COV dont la nature chimique est réellement représentative des COV caractéristiques de l’atmosphère à traiter. Ceci est particulièrement vrai lorsque les COV cibles contiennent dans leur structure des hétéroatomes. En aucun cas les capacités de traitement des deux systèmes vis-à-vis des hydrocarbures classiques n’auraient pu permettre de prédire une incapacité des dispositifs à traiter un COV halogéné tel que l’halothane.

Recommandations principales / Les trois recommandations formulées à partir des résultats obtenus à l’issue des tâche 1 et 2 et permettant de faire évoluer de manière positive les textes normatifs actuels sont :

1. Réaliser les essais au sein d’une enceinte dont le volume est compatible de manière réaliste avec le débit effectif de traitement du système testé, typiquement des rapports entre débit de traitement et volume de l’enceinte de 0,5 à 5 h-1

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2. Privilégier les calculs de l’indice de performances aux calculs de CADR afin de permettre des comparaisons fiables entre des systèmes fonctionnant avec des débits effectifs différents et testés au sein d’une même enceinte.

3. Intégrer dans la composition de la matrice gazeuse à la fois des COV de référence, idéalement le toluène et le formaldéhyde, afin de permettre des comparaisons entre différents types de matrice, mais aussi nécessairement des COV spécifiques de l’atmosphère dans laquelle le dispositif testé sera mis en œuvre afin de prendre en compte la spécificité de l’atmosphère traitée.

0 10 20 30 40 50 60 70 Individuel Air standard Air urbain Bâtiment bois Air hospitalier 0 10 20 30 Individuel Air standard Air urbain Bâtiment bois Air hospitalier

5. Mise en oeuvre d’un banc expérimental avec boucle de recirculation (Tâche